包装纸箱压力变形试验机结构设计.doc

-1- 1前言 课题的意义包装纸箱压力变形试验机的结构设计课题是根据目前包装纸箱行业的实际需要而提出的重要课题。包装纸箱压力试验机是包装纸箱领域重要的实验仪器,它能够对包装纸箱在运输过程中遇到的外力进行相应的模拟实验,来检测包装纸箱的承载能力。包装纸箱在运输的过程中,要经过运输、装卸、存储三个过程,在这三个过程中, 包装纸箱可能会受到各种各样的损害,例如冲击、振动、挤压等作用。包装纸箱压力变形试验机可以评定包装纸箱在受到压力时的抗压强度,或者包装纸箱对内装物的保护能力。传统的包装纸箱压力变形试验机是 80 年代生产的,动力系统主要采用的是液压系统,它的响应速度慢、控制精度差,远远不能够满足现代包装纸箱压力变形试验机的实验要求。目前,随着自动化技术以及计算机技术的飞速发展,以交流伺服电动机为动力源的压力变形试验机得到了前所未有的发展。交流伺服电动机可以精确地控制转速和行程,而且响应时间很短,大大的提高了操作的准确性,而且效率较高、耗能小、在工作过程中产生的噪音也较低,因此交流伺服电动机是当今压力变形试验机的理想动力输出设备。 包装纸箱压力变形试验机的国内外发展状况 国外压力试验机的概况及发展状况目前国际上主要有 LANSMONT 和吉田精机两家生产压力变形试验机的国外厂家。其中美国的 Lansmont Corporation 公司建立于 1971 年,是包装纸箱压力变形测试技术领域的先驱, 他被称为“包装设计六步法”的开创者。现如今, Lansmont 已经在包装纸箱压力变形测试的相关领域内不容置疑地成为全球公认的领军者。从高科技电子产品、医疗设备、基础包装材料到大型的日用品等领域都可以看到该公司的产品, 公司生产的产品被应用到了更多更广泛的领域。但是目前市场上的 Lansmont 公司的产品都太过于昂贵。吉田精机株式会社建立于 1949 年 11月,它主要是生产铁道用的各种测试仪器、车辆的各种振动仪器的解析系统、,以及开发测量系统、产品与包装货物的冲击与解析系统,实验设备的安装工程,解析处理,测量资料的软件开发, 技术,售后服务,维修等业务[1 ]-[3] 。 压力试验机的国内发展现状目前国内主要生产的压力变形试验机大多数都是用于钢筋、混凝土等建筑材料压力的测试,金属及非金属材料的加工和压力测试,纸筒压力测试。而面向包装行业的-2- 小型压力变形试验机供应量比较少。近些年来,国内基于计算机智能化测控仪器的研究和开发发展较快,而且有许多成型的产品[1]-[3] 。 本文主要的研究工作针对传统的压力试验机的传动速度和行程控制不精确、精确度不高等的问题,提出了本次设计的目标:设计一种新型包装纸箱压力变形试验机,采用基于交流伺服电机的动力系统和基于传感器的测试系统。本压力变形试验机能完成材料的静态压缩试验、。通过试验机上的压力传感器和位移传感器将压力和位移信号转化为电信号,经调理后送入计算机中,在计算机中反映测试值。该题目就是为了测试包装纸箱可以承受的压力。由于纸箱在运输过程中可能受到各种各样的损害,如冲击、振动、挤压等的作用。包装纸箱压力试验机能检测包装纸箱在流通中的静力压载,以检测包装纸箱的承载能力,因此包装纸箱压力变形试验机是包装领域重要的试验仪器。当今传统包装纸箱压力变形试验机一般采用普通(或步进)电机、皮带轮传动、直齿轮传动等,传动速度和行程的控制精确度都不能保证,而且效率较低,能耗较高, 不适合现代包装理念中对实验的要求。采用交流伺服电机作为驱动,是因为交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动,伺服系统的加速性能较好,从静止加速到其额定转速仅需几毫秒,而且调速范围宽,因此可以精确控制转速和行程, 这样就可以精确的完成实验,并且伺服电机响应时间短,大大提高了实验的准确性。本次设计的试验机主要采用的是链传动,在结构设计中主要用到了直齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮、链轮等传动结构。包装纸箱压力变形试验机的主要设计参数如下所示: (1)试验最大包装纸箱尺寸规格: 1200mm 、 1200mm 、 1200mm ; (2)对试验件最大施加压力: 5KN ; (3)对试件施压的最大速度: 10mm\min ; (4)拟定传动部分的总传动比: 20。包装纸箱压力变形试验机机械部分的设计为了能够满足各种包装纸箱的测试要求,该压力变形试验机的机械部分的设计主要包括如下几个部分: (1)压力变形试验机传动方案的设计; (2)交流伺服电机的选型; (3)链及链轮的选择; (4)直齿圆柱齿轮的选择及校核; (5)锥齿轮的选择及校核; (6)轴以及轴承、键的选择和校核; -3- (7)减速器的选择及应用分析; (8)一些其他零部件的设计。本课题研究主要内容及基本过程是在深入调查研究及查阅相关资料